抗肿瘤抗生素肽peptaibols诱导肿瘤细胞自噬性死亡的靶向作用机制研究

通过控制细胞死亡相关分子靶向治疗肿瘤已成为热点。研究发现自噬在抗肿瘤治疗中也起重要作用，尤其是对于抗细胞凋亡的肿瘤。但自噬的分子机制还不清楚，因此在抗肿瘤制剂诱导的细胞自噬过程中，还无法准确定位靶向治疗蛋白。本课题组发现抗生素肽Peptaibols可以明显诱导肿瘤细胞的自噬，而细胞的凋亡现象并不明显。本研究拟从Peptaibols所引起的细胞自噬的形态和生理生化变化入手，用与肿瘤同组织来源的正常细胞做为对照，系统研究Peptaibols诱导的以[Ca2+]c升高为启动因子的细胞自噬信号传导过程中，同Ca2+与自噬相关的P53，ATG32等蛋白等的相互作用。并进一步分析在肿瘤细胞自噬中起关键调节作用的因子，阐明木霉分泌的一大类Peptaibol类抗菌肽的自噬诱导机制。最终通过确定导致肿瘤细胞自噬敏感性的因子来寻找自噬性抗肿瘤制剂的靶点，为临床药物通过诱导细胞自噬进行抗肿瘤治疗奠定理论基础。

目前比较常见的两种程序性死亡为凋亡和自噬。目前的研究对于研究自噬和凋亡的关系关注较少。细胞内的钙水平是引起自噬和凋亡的主要启动因子，但是细胞在遭遇钙胁迫时，究竟是进行自噬还是凋亡，两者怎样相互影响尚不清楚。Peptaibols是一类真菌分泌的抗生素肽，有报道18-20氨基酸的长肽可以在细胞脂质双层膜上形成钙离子通道。Trichokonin VI (TK VI) 是一种 Trichoderma pseudokoningii SMF2分泌的抗生素肽。我们研究表明：①TK VI可引起细胞内钙离子水平升高，继而激活钙调蛋白-Calpain，从而诱发细胞的凋亡和自噬过程。②最主要的，当Calpain被激活后，将促凋亡蛋白Bax和促自噬蛋白Atg5剪切成为活性更高的剪切体，使线粒体膜电位发生变化，细胞色素c释放。③其中被剪切的Atg5(24 KDa), 与凋亡抑制蛋白Bcl-xL结合，解除了其抗凋亡作用，是引起线粒体凋亡的重要因素。④此外， TK VI会引起 reactive oxygen species (ROS) 积累, 与促凋亡因子Bak协同，从而在促细胞凋亡的同时，更倾向于与非剪切的Atg5协同，破坏线粒体的结构和功能，最终通过自噬泡包裹，引发线粒体自噬。⑤抑制钙调蛋白calpain活性或将干扰Bax的表达将在抑制细胞凋亡的同时，引发细胞的自噬过程。⑥如果同时用细胞凋亡和自噬的抑制剂抑制两种程序死亡过程，将大大削弱TK VI的细胞毒作用，使TK VI的抗肿瘤作用大大降低。此结果表明了TK VI主要通过引起细胞自噬和凋亡两种主要程序死亡过程来行使其抗肿瘤功能的。我们一个最新发现是：细胞内的钙离子升高会直接激活促凋亡蛋白Bak，使其成为细胞自噬过程中的重要和不可缺少的信号分子。我们的研究发现calpain, Bak 和Atg5 为细胞凋亡和自噬之间相互转化的枢纽因子，揭示了两种程序死亡之间的新型关系。对于TK VI抗肿瘤机制的解析，建立了以TK VI为代表的一大类细胞钙离子促进剂或钙离子通道型抗肿瘤抗生素肽的抗肿瘤机制模型。这种制剂主要是通过以线粒体为主要细胞器靶点，以 calpain, Bak，Bax 和Atg5为主要参与因子而进行的一系列细胞凋亡和自噬的信号转导过程。进一步为通过分子修饰将TK VI作为有前途的抗肿瘤药物的未来临床应用奠定了基础。

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